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建筑结构裂缝的形成原因与控制策略

来源:原创论文网 添加时间:2021-04-25

  摘    要: 伴随社会的进步,市场机制逐步完善,推动建筑领域向更高层次迈进。在建筑事业蓬勃发展之际,各种问题不断涌现,其中就包括结构设计问题。设计存在重大缺陷,这无疑为建筑裂缝的产生提供了温床。要想建设出稳固安全的建筑物,需要在设计环节制定控制裂缝的措施。基于此,本文先阐述裂缝的类型及影响,再分析裂缝的成因,最后提出归纳出结构裂缝的控制措施,仅供参考。

  关键词: 结构设计; 建筑裂缝; 控制措施;

  前言

  近年来市场经济不断放开,这对建筑行业而言无疑是利好消息。但后经济时代的到来,无形中增加了竞争压力。建筑企业要想在复杂环境中脱颖而出,需要不断提升建筑质量。结构设计是建筑工程的重要组成部分,也是最为关键的一步。只有做好这项工作,才能避免后续麻烦。然而受多层面因素影响,结构设计成果不遂人愿,致使建筑裂缝频频出现,严重威胁建筑安全。为扭转这个局面,需要明晰裂缝类型、影响及成因,并采取有效控制措施。

  1、 裂缝的主要类型

  1.1、 塑性沉降裂缝

  塑性沉降裂缝是一种常见的裂缝,其外观酷似鱼身,中间宽,两边窄。一般来说,这种裂缝喜欢出现在变截面或梁板交汇处,裂缝深度比较大,可触碰到钢筋。防止裂缝出现的方法有三,分别是选择合理的水灰比,合理控制砂率,科学设计坍落度[1]。在一些工程中会出现界面差距比较大的构件,常规手段无法完全遏制裂缝,这时就需要采取特殊手段,即深层浇筑,静置一段时间,等到沉降稳定后与上面截面层一同进行浇筑施工。
 

建筑结构裂缝的形成原因与控制策略
 

  1.2 、塑性收缩裂缝

  当前,工程施工水平参差不齐,当施工不当时,很容易产生塑性收缩裂缝。这种裂缝的外观没有单一规格,并且裂缝间距大小不一,小的间距有几厘米,大的间距能达到十几厘米。裂缝并非一下子就会形成,而是要经过一个缓慢成型的过程。防止裂缝出现的方法有二,分别是科学控制水胶比,精准把控水泥用量。当遭遇高温大风等极端天气时,施工单位要提高控制等级,这样才能最大限度抑制裂缝的形成。

  1.3 、温度应力裂缝

  温度应力裂缝,从字面上解读,温度是导致裂缝出现的主要原因。浇筑工程历时较长,早晚温度差别比较大,再加上混凝土自身的温度分布不均衡,这些都会对浇筑产生不利影响。当温度压力强过混凝土的承载能力后,就会有裂缝产生。从外面来看,这类裂缝不会表现得特别明显,但其破坏力却大得惊人。防止裂缝的有效手段就是利用一些手段将温度控制在合理区间。

  2 、裂缝对建筑的影响

  2.1、 使用层面的影响

  常言道:“用户说好,才是真的好。”为达成这一目标,需要有效控制裂缝。但事与愿违,当前不少建筑的外墙、顶部、底部都会出现裂缝,从而导致渗水漏水等情况出现。倘若排水不力,会造成房屋积水。如此一来,房屋湿度就会超过正常值,给霉菌的成长提供契机。没人愿意在这样的环境中居住,使得建筑价值大打折扣。

  2.2 、耐久层面的影响

  钢筋和水泥是混凝土的主要构件,二者的关系就好比肉和骨头。而裂缝就像一把刀子,将肉剪开,露出骨头。钢筋与水接触,更容易产生锈蚀现象,这无疑会降低钢筋的耐久性。终有一日,钢筋会发挥不出作用,这时混凝土的强度会降到最低点,载荷一增加,混凝土就会土崩瓦解。

  2.3 、强度层面的影响

  混凝土支撑着整座建筑,其强度关系到建筑的使用时间。设计工作存在缺陷,会使建筑结构出现微小裂缝。随着时间推移,裂缝越来越大,而这些裂缝会降低结构强度。当强度值低于设计要求后,建筑的安全性势必会降低。

  3 、结构裂缝的形成原因

  3.1 、地质因素

  古语说的好,只有知己知彼,方能百战不殆。地质勘察作为结构设计不可缺少的一部分,其质量直接关系到设计成效。倘若地质勘察不仔细,会导致数据失真。缺少重要的设计依据,设计结果必然会出现偏差,这是导致裂缝出现的罪魁祸首。

  3.2、 设计因素

  人员是结构设计工作的执行者,其能力优劣直接影响到建筑整体质量的高低。目前,设计人员的能力有强有弱。能力较强的人员,懂得全面思考问题。但这样的人少之又少,大部分的人员都缺乏业务素养。在缺少必要信息的前提下,盲目开展工作。由于没有合理控制,导致事情脱离掌控,想不产生裂缝都难。

  3.3 、施工因素

  在工程项目中,首要保证的是建筑的安全性及稳定性。为达成目标,除了要科学设计方案外,还要严格控制施工质量。控制手段主要有:依托设计图纸确定材料类型及数量。根据国家规范及企业制度进行施工活动。对施工全过程进行监督,以减少违规行为的出现。从实践角度来说,能够全面抓好工作的单位并不多,这也是裂缝频出的原因。

  3.4 、材料因素

  混凝土结构是当前主流,在应用过程中要对温度及形变进行控制,这样才能最大限度降低裂缝产生的概率。具体来说,混凝土浇筑完毕后,其自身会产生硬化反应。在这期间,混凝土内部会产生大量热量。由于外部温度变化幅度不大,从而导致内外温差的出现。温差越大,应力值越大,一旦超出混凝土的承受范围,就会产生裂缝[2]。除了温度外,湿度和载荷也会对混凝土构成影响。混凝土水分缺失,会发生收缩现象。载荷持续增加,对混凝土的要求逐渐提高。当混凝土无法应付时,就会形成裂缝。

  4 、结构裂缝的控制措施

  4.1、 建筑材料的控制措施

  要想控制好裂缝,首要任务就是合理选材。设计人员要对材料有一个准确的认识,找到功能性和实用性的融合点。水泥钢筋是建筑工程的主要材料,设计人员要先准确计算建筑的承载力,再找到相对应的水泥,最后根据水泥标号选择适宜的钢筋。为进一步提升混凝土结构稳定性,需要适当加入增强材料。当前最为常见的增强材料有无机纤维、金属纤维,设计人员要根据实际情况进行选择。另外,设计人员对膨胀剂要有一定了解。当下应用最大广泛的膨胀剂有复合型、硫铝酸盐型、明矾型。混凝土再硬化过程中,体积一定会发生变化。这时就有了膨胀剂的用武之地,通过补充收缩体积,从而让混凝土有一个稳定的结构。另外,膨胀剂在抵消拉应力方面也有亮眼表现。当前,要想实现全面控制,还需要考量周全。在结构设计时,设计人员要清楚建筑整体强度,并注重关注浇筑环节,避免由于设计不科学,导致沉降不均匀。当沉降在可控范围内,各项应力变化就不会对混凝土结构造成重大影响。除此之外,设计人员还需注意这些方面问题。在阳光照射、建筑拐角、结构跨度等区域进行特殊处理,除了要使用双向双层钢筋,还要满足相关规范。具体来说,角度设定间距要控制在120毫米以内。跨度大于4米的地方,要让负弯钢筋保持一定距离,并在外墙部位添加放射性钢筋。每一个墙角处所放置的放射性钢筋数量要大于八根,长度要超过2.1米。在多措并举下,提升方案的科学性,从而最大程度保证建筑结构的稳定。

  此外,引入新型材料很有必要,这是阻止开裂的有效手段。比如将抗裂水泥纳入设计方案中,能够获得三个好处。一是操作简便,降低施工难度。二是提高混凝土强度,使基板更加牢固。三是水泥用量降低,可最大程度降低资源消耗。再比如运用环氧树脂混凝土,由于其凝结时间短,对温度要求不高,所以可以在任何环境中应用。同时,环氧树脂混凝土属于复合材料,对提升混凝土耐久性、粘附性很有帮助。

  4.2、 平面布置的控制措施

  平面布置是结构设计中一项重要工作,布置是否合理直接关系到设计质量。当建筑结构平面存在坑洼情况时,要做好两件事。第一件,依托工程实际合理添加拉梁。第二件,对平面结构四周楼板进行加厚处理。当然,厚度增加时,钢筋配置也要调整。除此之外,对结构长度也要进行有效控制,最为常用的手段有后浇带和膨胀加强带。后浇带的使用,能够有效减少裂缝的产生。其机理是将建筑结构划分成若干部分,先让构件完成收缩或沉降,再利用浇捣等手段让结构形成一个整体。膨胀加强带能够最大限度补偿收缩,不给结构裂缝的产生提供机会。当前,膨胀加强带的应用形式有三类,分别是连续式、间歇式、后浇式。设计人员要依托现场情况进行选择,这样才能达到控制裂缝的目标。

  4.3、 配筋设计的控制措施

  钢筋在混凝土结构中发挥重要作用,对其进行管理,能够提升控制水平。配筋位置不同,要求也会有所区别,如在屋面上进行配置应使用双层双向钢筋,并对热传导系数进行有效控制。一般来说,系数要低于1W/m2?K。屋面并非所有部位都有负筋,对于缺失的部分就要采取特殊处理。处理方法有两种,一是利用拉通板支座来为其负筋,二是增加双向钢筋网。在楼板阴阳角要使用放射性钢筋。在配置板筋时,要遵循两项原则,一是直径下,二是间距密。只有满足两项要求,才能缩小裂缝。例如,在某工程中选用四边嵌角结构。在收缩力的作用下,楼板中间会形成贯穿裂缝,从而让四角出现倾斜,倾斜角为45度。为避免此类问题出现,设计人员就要将使用双层双向的配筋方法,钢筋间距保持在100毫米,覆盖范围是楼板跨度的四分之一,分散阴阳角的应力,提升建筑结构的整体性能。

  4.4、 浇筑技术的控制措施

  浇筑决定混凝土质量,因此需要精心设计。针对薄弱区域,不仅要采用分层法,还要提高振捣要求,如浇筑厚度不得超过50厘米,并确保每一层的温度相同[3]。在设计施工工序时,要有严格规定。在浇筑前,施工单位要对混凝土温度进行检测,以防温度过高导致裂缝的产生。在浇筑中,施工单位必须从两侧向中心推进,这样才能有效控制混凝土密度。同时,依托实际工况优化浇筑方案。在方案中,要明确指明支模尺寸和高度,施工单位要严格遵守相关规定,并对钢筋性能进行检测。为防止浇水后出现裂缝,需要合理设置浇筑时间及注水间隔。

  4.5、 温度裂缝的控制措施

  水泥与水接触后会发生反应,在这个过程中会产生大量热量。当热量超过一定数值后,就会导致裂缝产生。要想合理控制裂缝,需要对水泥使用进行有效控制。混凝土中添加粉煤灰,能够显着提升混凝土性能。同时,设计人员要注意季节变化,并制定相应措施。如在夏天施工,可利用冷却板对混凝土进行降温,并且要求设计单位在振捣过程中做好保温工作。养护也是必不可少的部分,设计人员要将内容写清楚,并给予施工单位必要的指导。在冬天施工,设计人员要充分考虑温度保护问题。实践证明,苯板和钢筋有保温作用,可在设计方案中有所体现。当然,为发挥材料的功效,需要对施工过程进行要求。预埋钢筋深度不得低于5米,苯板要放置在钢筋上方,并进行加固处理。

  5 、总结

  城市化建设步伐加快,推动建筑业向更高水平发展。不仅建筑规模不断扩大,建筑数量还显着增加。但由于结构设计不规范,致使裂缝频频出现。直接影响有两方面:一方面,影响体验感,降低用户满意度。另一方面,削弱建筑性能,埋下安全隐患。隐患一旦爆发,轻则造成财产损失,重则危及人身安全。即便是隐患不爆发,修复难度也会上升一个档次。当裂缝填补后,二度出问题的概率也会增加。要想彻底解决麻烦,需要做好结构设计工作。设计人员要从多方面考虑问题,如建筑材料如何选择、建筑平面如何布置、选取何种配筋方式、采取何种浇筑技术、如何控制温度裂缝等。只有将问题一一解决,才能打造精品工程。

  参考文献

  [1] 宓小萌.建筑结构设计裂缝成因及控制措施探析[J].建筑技术开发,2019(21):9-10.
  [2] 王颖,周正.对建筑结构设计中控制裂缝解析[J].居业,2019(11):13-14.
  [3] 辜明益.论建筑结构设计中如何控制裂缝[J].住宅与房地产,2017(18):85.

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